В основі всіх метаболічних реакцій в бактеріальної клітці лежить діяльність ферментів, які належать до 6 клас-сам: оксіредуктази, трансферази, гідролази, лігази, ліази, ізомерази. Ферменти, образу-ються бактеріальної клітиною, можуть локалі-тися як всередині клітини - ендоферменти, так і виділятися в навколишнє середовище - екзоферменти. Екзоферменти грають велику роль в забезпеченні бактеріальної клітини доступними для проникнення всередину ис-джерелами вуглецю і енергії. Більшість гидролаз є екзоферменти, які, виділяючись в навколишнє середовище, розщеплюючи-ють великі молекули пептидів, полісаха-рідов, ліпідів до мономерів і димерів, здатних проникнути всередину клітини. Ряд екзоферментів, наприклад гиалуронидаза, коллагеназа і інші, є ферментами агресії. Деякі ферменти локалізуються-вани в Периплазма бактеріальної клітини. Вони беруть участь в про-процесах перенесення речовин в бактеріальну клітину. Ферментативний спектр є таксономическим ознакою, характерним для сімейства, роду і - в деяких слу-чаях - для видів. Тому визначенням спектра ферментативної активності поль-ються при встановленні таксономічного положення бактерій. Наявність екзофермен-тов можна визначити за допомогою диференційно-діагностичних середовищ, тому для ідентифікації бактерій розроблені спеціальні тест-системи, що складаються з набору диференційно-діагностичних середовищ.
Роль ферментів у життєдіяльності тварин, рослин і мікроорганізмів колосальна. Завдяки каталітичної функції різноманітні ферменти забезпечують швидке протікання в організмі і поза ним величезного числа хімічних реакцій.
У природі під каталітичним впливом ферментів здійснюються процеси гідролізу, фосфороліза, перенесення різних груп (метильние радикали, залишки фосфорної кислоти і т. Д.), Окислення і відновлення, розщеплення і синтезу, ізомеризації і т. П. Зокрема вони каталізують реакції синтезу і розпаду нуклеїнових кислот, беруть участь в процесі травлення, каталізують реакції анаеробного окислення і процес згортання крові. Практично всі хімічні перетворення в живу речовину протікають за допомогою ферментів. Природно тому, що каталітична функція ферментів лежить в основі життєдіяльності будь-якого організму.
54. Амоніфікація сечовини. Значення цього процесу в грунті і при зберіганні гною, прийоми регулювання.
Амоніфікація, розкладання мікроорганізмами азотвмісних органічних сполук (білків, сечовини, нуклеїнових кислот і ін.) З утворенням вільного аміаку; один з найважливіших етапів кругообігу азоту в природі, що призводить до збагачення грунту засвоєними формами азоту. В результаті життєдіяльності і загибелі організмів в грунт і водойми потрапляє багато азотовмісних органічних речовин, які завдяки аммонификации минерализуются і можуть бути знову використані рослинами і різні мікроорганізмами. При аммонификации з'єднання спочатку гідролізуються за участю відповідних ферментів до більш простих сполук, що використовуються клітиною в процесах метаболізму.
Збудник: уробактерій. Особливо активні представники сімейства Pseudomonadaceae, роду Pseudomonas (P. FLUORESCENS), сімейства Bacillaceae, роду Bacillus, (Proteus vulgaris)
RCHNH2COOH → CO2 + NH3 + H2O + H2S + H3PO4 + індол, скатол, кодоверін, індолілуксусная к-та
RCHNH2COOH + H2O → CO2 + NH3 + H2O + H2S + H3PO4 + індол, скатол, кодоверін, індолілуксусная к-та
Без кисню йде повільніше
Оптимальна вологість грунту для даного процесу 70-80%
Оптимальна температура 15-35. Мульчування.
Аміак, що звільняється в результаті біохімічних реакцій, що відбуваються в грунті, витрачається різноманітно. Одна частина його адсорбується на глинисто-гумусових частинках або нейтралізує кислоти грунту. Інша негайно перетворюється в білки бактерій або грибів. Якась частина аміаку окислюється також автотрофами в нітрити та нітрати, а деяка кількість аміаку залишається у вільному стані і виділяється в атмосферу.
Мікроорганізми для свого харчування потребують різноманітних хімічних елементах, тих же самих, що і вищі рослини. Основне поживна речовина, в якому потребують грунтові мікроорганізми, - азот.
Отруйна сполука, є самим концентрованим азотним добривом. Містить 46% азоту.
Під дією ферменту уреази.
-це процес окислення аміаку до нітритів, а потім нітритів до нітратів. Процес позитивний, так як недоступний рослинам отруйний аміак перетворюється в доступну форму.
Продукти нітрифікації добре розчинні у воді і легко вимиваються з грунтовими водами.
1 Перетворюють аміак в нітритну форму:
2.ОКІСЛЕНІЕ нітритів до НІТРАТІВ
Будь-які механічні обробки почвиусілівают цей процес, тому іхпроводят в першу половину вегетації.
Оптимальна pH-слабокислая, слабощелочная
Орашеніе, мульчування при t = 25-35
Продукти нітрифікації можуть подвергатся подальшим перетворенням
-це відновлення нітритів і нітратів до газоподібних форм азоту. Процес негативний, так як доступний рослинам азот втрачається з ґрунту.
Денітрифікація буває пряма (Біологічна) і непряма (хімічна).
Непряма виникає при зниженні Ph грунту менше 5.5.
Пряма поділяється на асиміляційну і дісеміляціонную.
Асиміляційна - Перетворення нітратів і нітритів в NH3
Дісеміляціонная - нітратне дихання. При нестачі кисню в грунті м.о. починають використовувати кисень нітритів і нітратів для дихання.
Метод боротьби - будь-які механічні обробки грунту
При певних умовах наявні в грунті мінеральні форми азоту переходять в недоступні для рослин сполуки. Один з таких процесів виникає внаслідок бурхливого розвитку м.о. які споживають азот і переводять його в білок цитоплазми.
Іммобілізація азоту спостерігається при внесенні в грунт значної маси соломиілі соломистого добрив. В результаті іммобілізації використання азоту рослинами помітно знижується, що призводить до зменшення врожаю. Але в зимовий час процес позитивний, так як закріплений азот вимивається з весняними водами.
Всі рослини, за винятком бобових, чутливі до іммобілізації, тому органічні добрива рекомендується вносити восени.
25 Хімічний склад мікробів
Хімічний склад мікробів складний і різноманітний. У них містяться білки, вуглеводи, ліпіди, вітаміни, ферменти та інші речовини.
Елементарної основою органічних і мінеральних речовин мікробної клітини є водень, кисень, азот. Важливе значення мають також залізо, фосфор, калій, натрій, кальцій, магній, марганець і інші елементи.
Білки - основа всіх життєвих структур мікроорганізмів. Наявність в білках великої кількості хімічних функціональних груп і своєрідність будови молекул білків визначають видові і специфічні ознаки мікробів.
«Життя є спосіб існування білкових тіл, істотним моментом якого є постійний обмін речовин з навколишнім їх зовнішньою природою, причому з припиненням цього обміну речовин припиняється і життя, що призводить до розкладання білка», - писав Ф. Енгельс.
Білки входять до складу цитоплазми, ядра, оболонок і інших структур клітини. Білки мікроорганізмів, як і всі інші, є полипептидную ланцюжок, побудовану з різноманітних амінокислот.
Амінокислоти, що надходять в процесі харчування в клітини мікробів, в основному використовуються на пластичні мети, т. Е. Для синтезу білків самої клітини. Лише в деяких випадках білки і амінокислоти можуть служити енергетичним матеріалом або відкладатися в якості запасних речовин в цитоплазмі клітин (зерна волютина).
Сухий залишок (т. Е. Те, що залишається після висушування клітин мікробів) приблизно на 80% складається з білків.
Розрізняють білки прості і складні; до складу останніх входять і небілкові групи (вуглеводи, жири, пігменти, нуклеїнові кислоти). Велике значення для життєдіяльності мікроорганізмів мають входять до складу кожної клітини особливі білкові речовини (ферменти, які будуть розглянуті особливо).
Нуклеїнові кислоти - складні речовини, які беруть участь в регулюванні синтезу клітинних білків, передачі спадкової інформації та інших процесах. Їх частка в розрахунку на суху речовину становить 10-30%. Відомі кілька типів рибонуклеїнової кислоти: рибосомная (р. РНК), транспортна (т. РНК), матрична (м. РНК). Рибосомная входить до складу рибосом, транспортна переносить амінокислоти до рибосом, матрична забезпечує послідовність включення різних амінокислот в молекули білка.
55Нітріфікація. Історія відкриття. Вплив зовнішніх факторів на нітрифікацію. Значення для родючості грунту. Збудники. Прийоми регулювання в грунті і гною.
-це процес окислення аміаку до нітритів, а потім нітритів до нітратів. Процес позитивний, так як недоступний рослинам отруйний аміак перетворюється в доступну форму.
Продукти нітрифікації добре розчинні у воді і легко вимиваються з грунтовими водами.
1 Перетворюють аміак в нітритну форму:
2.ОКІСЛЕНІЕ нітритів до НІТРАТІВ
До середини 19 століття, точніше до робіт Л. Пастера явище освіти нітратів пояснювали як хімічну реакцію окислення аміаку атмосферним киснем, причому Предпологалось, що грунт в цьому процесі відіграє роль каталізатора. Пастер запропонував, що утворення нітратів-мікробіологічний процес. Перші експериментальні докази його гіпотези були отримані Т.Шлезінгом і А.Мюнцем в 1879г.Ісследователі пропускали стічні води через довгу колонку еском і карбонатом кальцію. При фільтрації аміак поступово зникав і з'являлися нітрати. Нагрівання колонки або внесення антисептиків припиняло окислення аміаку.
Однак виділити культури збудників нітрифікації не вдавалося. Лише в 1890-1892гг. С.Н.Віноградскій, застосувавши методику, ізолював чисті культури нитрификаторов. Вчений припустив, що нитрифицирующие бактерії не ростуть на звичайних поживних середовищах, що містять органічні речовини.
С.Н.Віноградскій встановив, що існує 2 групи нитрификаторов: одна здійснює окислення аміаку до азотистої кислоти-перша фаза ітріфікаціі, інша-окислення азотної кислоти до азотної-друга фаза нітіфікаціі.
Представники обох груп відносяться до сімейства Nitrobacteriaceae. Це одноклітинні грамнегативнібактерії. Серед них є паличкоподібні бактерії, сферичні, покручені. Існують рухомі і нерухомі форми з полярним, субполярним і перітріхальним жгутикования.
Бактерії першої фази- Nitrosomonas. Короткі овальні палички
Бактерії другий фази- Nitrobacter.удліненнаяілі клиноподібна форма клітин.
Оптимальна pH-слабокислая, слабощелочная
Накопичення нітратів в грунті відбувається з неоднаковою інтенсивністю на різних грунтах. Чим багатше грунт, тембольше з'єднань азотної кислоти вона може накопичувати.
Разом з тим при нітрифікації відбувається лише переклад одного поживного для рослин речовини-аміаку в іншу форму-азотну кислоту. Нітрати, однак, мають деякі небажаними свойствамі.В той час як іон амонію поглинається грунтом, солі азотної кислоти легко вимиваються з неї. Крім того, нітрати відновлюються в результаті денітрифікації до N2, що так само збіднює азотний запас грунту.
Способи регулювання-будь-які механічні обробки, поетомуіх проводять в першу половину вегетації.
56. свободноживущие в грунті азотфіксуючі бактерії, їх характеристика, добриво азотобактерин
До свободноживущим азотофиксирующим мікроорганізмам відносяться представники сем. Azotobacteriaceae, а саме:
З чистої культури Azotobacter готують бактеріальні добрива. Ними обробляють насіння, коріння, рассду, або вносять в лунки. Можна іспользоватьпод будь-які культури, крім бобових, бажано в захищеному грунті. В середньому фіксують 20 кг. Азоту на гектар (за рік)
Азотобактерин - бактеріальне добриво, що містить вільноживучих грунтовий мікроорганізм Azotobacter chroococcum, здатний фіксувати до 20 мг атмосферного азоту на 1 г використаного цукру. Внесені в якості добрива в грунт бактерії також виділяють біологічно активні речовини (нікотинову та пантотенову кислоти, піридоксин, біотин, гетероауксин, гиббереллин і ін.). Ці речовини стимулюють ріст рослин. Крім того, віднайдені Azotobacter фунгіцидні речовини з групи анісоміціна пригнічують розвиток деяких небажаних мікроскопічних грибів в ризосфері рослини.
Використовувати азотобактерин рекомендується тільки на грунтах, що містять фосфор і мікроелементи. Азотобактерин застосовують для бактеризації насіння, розсади, компостів. При цьому врожайність збільшується на 10-15%. Насіння зернових опудривают сухим азотобактерин з розрахунку 100 млрд. Клітин на 1 гектарну порцію насіння. Картопля і кореневу систему розсади рівномірно змочують водною суспензією бактерій. Для отримання суспензії 1 гектарну норму (300 млрд. Клітин) розводять в 15 літрах води. При обробці грунтовим або торф'яним азотобактерин насіння перемішують з зволоженим препаратом і для рівномірного висіву підсушують. Кореневу систему розсади змочують приготовленої суспензією.
57. Клубеньковиє бактерії, властивості, значення, добриво нітрагін, ризотрофіном, різобін
Бактерії Клубеньковиє бактерії бульбочкові бактерії пологів Rhizobium, азотфиксирующие симбіотичні бактерії, що утворюють бульби на коренях бобових рослин - симбіонтів. Усередині клубеньков бульбочкові бактерії фіксують азот, переводячи його в з'єднання, засвоювані рослинами, які, в свою чергу, забезпечують бактерії поживними речовинами. У чистій культурі бульбочкові бактерії палочковидной форми, рухливі, аероби і факультативні анаероби. У бульби змінюють свою форму, утворюючи бактероїди, інтенсивно зв'язують Бульби з активними бульбочкові бактерії містять леггемоглобін. забезпечує анаеробні умови процесу азотфіксації і забарвлює їх в рожевий колір. Поза бобових рослин бульбочкові бактерії можуть жити як сапротрофи. У наст. час всі представники роду Rhizobium віднесені до двох видів-Rh. meliloti і Rh. leguminosarum. Чисті культури бульбочкові бактерії використовують для виробництва бактеріальних добрив (напр. Нитрагина).
1. вірулентность- здатність проникати в корінь рослини господаря і утворювати бульби.
2. Специфічність-кожному виду бобових рослин властиво вступати в симбіоз зі своїм видом бульбочкових бактерій.
3. активність-кількість азоту, що фіксується м.о.
4. конкурентноздатність-здатність витісняти місцеві і малоактивні штами
препарат, що готується з бульбочкових бактерій для зараження грунту, на к-рій культивуються в перший раз бобові раст. (Соя, люпин, люцерна і т. Д.). Н. підвищує врожайність цих раст. а вони в свою чергу, збагачуючи грунт азотом своїх кореневих залишків або заорюють зеленої маси, є хорошими попередниками для ін. раст. Нітрагін є порошкоподібний продукт містить в одному грамі не менше 6 млрд.бактерій. ряд мінеральних солей.
Ризоторфін-Б - являє собою препарат високоефективних бульбочкових бактерій, вирощених на торф'яному субстраті, збагаченому вуглеводами, мінеральними речовинами, вітамінами і мікроелементами. Для кожного виду бобових рослин ризоторфін-Б готується окремо.
Препарати на основі високоефективних безпечних для людини і тварин бульбочкових бактерій - симбіонтів бобових культур: сої, гороху, люцерни, люпину, козлятника, лядвенца, буркуну, вики, кормових бобів, конюшини. Бактерії активно фіксують азот атмосфери і синтезують ряд біологічно активних сполук. Передпосівна обробка насіння бобових культур нитрагином або різобіном забезпечує поліпшення азотного живлення і розвитку рослин, збільшення врожаю на 15 - 20% і підвищення в ньому вмісту білка на 1,5 - 4,0%.